2024年6月4日7時38分，由航天科技集團五院（以下簡稱五院）抓總研制的嫦娥六號上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛，3000N發動機工作約6分鐘后，成功將上升器送入預定環月軌道。
6月2日至3日，嫦娥六號順利完成在月球背面南極-艾特肯盆地的智能快速采樣，并按預定形式將珍貴的月球背面樣品封裝存放在上升器攜帶的貯存裝置中。采樣和封裝過程中，科研人員在五院地面實驗室，根據鵲橋二號中繼星傳回的探測器數據，對采樣區的地理模型進行仿真并模擬采樣，為采樣決策和各環節操作提供重要支持。
智能采樣是嫦娥六號任務的核心關鍵環節之一，探測器經受住了月背高溫考驗，通過鉆具鉆取和機械臂表取兩種方式，分別采集了月球樣品，實現了多點、多樣化自動采樣。
表取完成后，嫦娥六號著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開。這是中國首次在月球背面獨立動態展示國旗。
月面起飛是實施月面采樣返回任務的一項關鍵動作，難度大，可靠性要求高。此次月面起飛是繼嫦娥五號后我國第二次實施該動作，上升器上升和入軌的動作都由五院研制的GNC系統（制導導航與控制系統）智能自主完成。據回傳的數據顯示，上升器飛行過程穩定精準，充分展現了GNC系統的卓越性能和穩定性。兩次月面起飛的工程實踐，也將為后續深空探測任務的實施沉淀技術基礎、積累實踐經驗。
不同于地面的航天器發射任務，月面起飛面臨著諸多獨特的挑戰：地面發射有完善的發射場系統，而月面起飛都是“臨時場地”；地面發射有保障團隊支撐，而月面起飛許多工作需要靠航天器自主完成；地面發射的起飛位置和起飛姿態可以精準測算和調整，而月面起飛只能靠飛行器自主提前識別；地面發射針對尾焰有導流槽，而月面起飛只能“因陋就簡”；地面臨近發射時發現問題可以臨時取消，而月面起飛經不起太長時間等待……尤其是嫦娥六號探測器從月球背面起飛，更是難上加難、險上加險，其中最大的難點是智能自主控制。
嫦娥六號的月面起飛分為起飛準備、垂直上升、姿態調整和軌道入射四個階段，其在智能自主方面的進化主要體現在第一個階段，即起飛準備階段。嫦娥六號月背起飛沒有地面的直接測控，與地面的聯系都需要通過鵲橋二號中繼星“轉達”。從工程任務萬無一失的角度考慮，必須要考慮到和中繼星通信不暢的情況，于是，智能自主的起飛準備便成了嫦娥六號區別于嫦娥五號月面起飛任務中最主要的地方，包括自主的位置確定、自主的姿態確定、自主的起飛參數計算等。
嫦娥六號上升器的月面起飛準備工作在起飛前數小時就已開始，到了預定的起飛時刻，GNC系統就會控制上升器主發動機自行點火起飛，經過約6分鐘的飛行后，準確進入預定環月軌道。整個起飛過程中的姿態控制、到達一定高度后的拐彎及最終的入軌都是由GNC系統控制的。
返程第一步的圓滿成功使嫦娥六號任務的進度條又邁進了一大步。后續，上升器和軌道器返回器組合體將在月球軌道上演“追趕”和“牽手”。五院研制團隊將以“視同生命的責任心、如履薄冰的敬畏心、寧靜專注的平常心”對待后續每個動作，直至任務圓滿成功。
